Кастомное пассивное охлаждение ПК (часть 1)
Часть 1. Проектирование
Думаю почти каждому нравиться сборка ПК (сам процесс), а также в последнее время многие как хобби (в IT) начинают увлекаться ручной работой по дереву, металлу и т.д.
Вот и я решил выбрать чем заняться, при этом мой старый ПК пришло время обновлять, но захотелось чего то особенного, и я решил сделать пассивное охлаждение для довольно мощного ПК (Слишком понравилось использовать бесшумные макбуки на ARM чипах)
Конфигурацию я выбрал примерно такую: (возможно не окончательная)
Ryzen 7 5700x (AM4, TDP 65)
RTX 4070 12GB (TDP 200)
32 GB RAM
ASRock B550M Phantom Gaming 4 (мат. плата)
ASUS Prime AP201 (корпус возможно придется выбрать другой)
БП ватт на 700–800 (с большим запасом для отключения вентилятора)
Вначале вообще была идея сделать пассивное водяное охлаждение из обычной батареи (радиатора отопления), просто купить тёмный алюминиевый радиатор и за ним на водоблоках собрать водяное охлаждение, единственный шумный элемент была бы помпа, они есть вроде как чуть ли не полностью бесшумные. С таким радиатором вполне можно было бы использовать хоть RTX 4090, но лично меня оттолкнуло несколько вещей:
Возможность протечки
Плохая совместимость разных пар металлов (алюминий, медь)
Стоимость кастомных комплектующих (помпа, водоблоки)
Необходимость обслуживания
Возможность протечки при большом объёме радиатора даёт возможность не просто испортить электронику, но и затопить соседей.
Вот второй пункт вроде как можно обойти купив никелированный водоблок или самому покрыв его никелем с помощью электролиза или других хим. методов
С остальными пунктами вроде как ничего не поделать.
Хотя мог получиться вполне стильный (скрытый) ПК за батарей ведь можно все компоненты расположить максимально близко к батарее на всей её задней площади, всё же я решил рассмотреть другие варианты.
Дальше я решил попробовать смоделировать в Blender возможные варианты.
Решил попробовать сделать отвод тепла с помощью воды, но без помпы, просто конвекцией.
Можно было бы расположить трубки медные горизонтально и согнуть вверх, но подумал что это будет немного мешать конвекции, в итоге решил их просто расположить вертикально с тем расчётом что их просто припаяю к медной пластине которая будет отводить тепло от процессора.
Уже было хотел такие же трубки сверху к алюминиевым радиаторам припаивать как вспомнил что на Китайских сайтах видел недорогие водоблоки.
Размеры я в тот момент делал на глаз, но примерная концепция уже вырисовывалась.
В итоге тоже пришлось бы покрывать все медные части никелем чтобы не было разрушающего эффекта от разности металлов.
Отдельно стоит рассказать про радиаторы для электроники, в продаже они довольно дорогие, придумал 2 варианта как сэкономить:
Покупаем блок от двигателя любой треснувший или с любыми другими дефектами, отмываем, собираем из стальных листов форму железную нужной формы, можно не очень большую (потом просто соберём их как лего) и отливаем по очереди нужное кол-во радиаторов и соединяем их.
Покупаем лист алюминия разрезаем его на пластинки (широкие и узкие), из пластинок поочередно собираем нужного размера радиаторы.
В какой то из дней случайно (или нет, спасибо рекламе которая «подслушивает» ваши запросы) я наткнулся на теплотрубки из обычных воздушных радиаторов в ПК, не думал что их продают отдельно, а раньше вообще думал что это просто цельные прутки меди.
Посмотрев на цены решил всё таки что стоит перейти на них и изменить компоновку электроники в более компактный корпус.
Стал искать хорошо проветриваемые (чтобы все стороны были с сеточками), выбор пал на «ASUS Prime AP201», у него все стороны с сеточками (бывают варианты со стеклом) + они все (стороны) на магнитах. Но возможно это не финальный вариант, но начальные размеры для текущей 3д модели я взял с этого корпуса (наружние).
В этот раз я для соблюдения позиционирования разъёмов на мат плате просто выгрузил изображение мат. платы с сайта и наложил его на куб, при этом настроив масштаб и сделал некоторые торчащие элементы типо cpu, ram, pci.
Радиаторы решил делать разного размера, с тем расчётом что TDP у видеокарты примерно в 2 раза больше (позже я решил их объединить)
От процессора решил отводить тепло для начала стоковым радиатором с теплотрубками, просто убрав пластины и оставив тепловые трубки с элементами крепления к cpu, а их уже в будущем припаять к алюминиевому радиатору, да именно пайка это сложно, но можно купить хороший флюс и залудить алюминий (в Blender медный цвет выставил для наглядности, трубки будут с никелевым покрытием, чтобы не было плохой пары совместимости металлов). Решил добавить ещё отдельно теплотрубки по всему радиатору чтобы быстрее распространялось тепло, если найду в продаже только медные, буду их тоже покрывать никелем.
Следующим добавил блок питания, планирую в нём открыть верхнюю и нижнюю крышку, чтобы не было помех для конвекции тёплого воздуха, а затем уже по месту подгоню теплоэкраны что бы не было нагрева от радиаторов (такие же планирую для мат. платы)
Смотрю остаётся пустым место над блоком питания, туда решил поставить небольшой доп радиатор (если будут большие остатки металла)
Рассматривая модель подумал что было бы неплохо объединить радиаторы между собой (не всегда же полная нагрузка на cpu и gpu одновременно), сделал небольшие модели теплотрубок для их соединения, знаю что их сложно гнуть, но это уже будет во 2-й части статьи
GIF (7 мб)
Вот так выглядят все запчасти в разборе, кстати райзер (удлинитель для pci порта (для видеокарты) нужно тщательно выбирать, они есть даже разных версий, под RTX 40XX уже нужен 4.0)
Вот предполагаемые размеры радиаторов (если всё верно рассчитал), (предполагаемая толщина листа алюминия 5 мм)
Листы соединять планирую шпильками
Когда выйдет следующая часть пока не известно, вначале надо накопить на новое железо, затем тесты вне корпуса для определения того хватит ли этих радиаторов чтобы не было перегрева, возможно придётся их наращивать или вообще менять схему работы и компоновку.
Возможно кто то захочет первее сделать такой проект, я только за!
Вот чуть не забыл, от нейросети расчёт/предположение того какая температура была бы в идеальных условиях на такой площади радиаторов (не следует ему верить), но было интересно посмотреть на это.
Расчёт GPT
Чтобы определить, до какой температуры может нагреться радиатор площадью 2 квадратных метра от 300 ватт, необходимо учитывать множество факторов, включая материал радиатора, окружающую среду, наличие изоляции и другие тепловые характеристики системы. Однако, если упростить задачу до модели, в которой радиатор нагревается и отдает тепло только в окружающую среду, можно попытаться сделать приблизительный расчет.
В таком случае мы можем использовать формулу уравнения теплового баланса:
\[ P = A \cdot h \cdot \Delta T \]
где:
— \(P \) — мощность (в ваттах), в данном случае 300 ватт,
— \(A \) — площадь поверхности радиатора (в квадратных метрах), в данном случае 2 кв. м,
— \(h \) — коэффициент теплоотдачи (в Вт/м²∙°C), который зависит от материала радиатора и способа передачи тепла (конвекция, излучение),
— \(\Delta T \) — разница температур между поверхностью радиатора и окружающим воздухом (в градусах Цельсия).
Для упрощенного расчета предположим, что \(h \) равен 10 Вт/м²∙°C, что является типичным значением для конвекционного теплообмена. Тогда уравнение примет вид:
\[ 300 Вт = 2 м² \cdot 10 Вт/м²∙°C \cdot \Delta T \]
Решая это уравнение относительно \(\Delta T \), получим:
\[ \Delta T = \frac{300 Вт}{2 м² \cdot 10 Вт/м²∙°C} = 15 °C \]
Это означает, что разница температур между поверхностью радиатора и окружающим воздухом составит примерно 15 градусов Цельсия. Если комната имеет температуру 20 градусов Цельсия, тогда температура поверхности радиатора будет примерно 35 градусов Цельсия.
Этот расчет является очень приблизительным и не учитывает множество важных факторов, таких как распределение температуры по поверхности радиатора, влияние мебели и других предметов в комнате, а также изменения воздушных потоков.
Было бы конечно правильнее для начала рассчитать теплопередачу такого радиатора, но в solidworks я пытался разобраться, но ничего не вышло. Жду отзывы, комментарии, предложения, может кто то уже делал подобный проект.
Несколько других вариантов
Пока писал статью, успел набросать несколько других вариантов
Чуть больше чем Xbox Series X (слева), сверху хотел такую же решётку на 3д принтере сделать
с другой стороны
для большего потока воздуха отнёс мат. плату вправо и провода райзера повернул
вариант с другим отводом тепла от cpu, тут можно полностью без пайки обойтись, за основу размеров и формата взял Streacom SG10
и да тут уже чуть другая мат плата, думаю сначала выберу лучший формат расположения и формы компонентов, а затем уже буду подгонять все размеры реальных комплектующих
